Как Бурдж-Халифа стоит на песке и почему может упасть, если отключить там электричество

Бурдж-Халифа, высочайшее здание мира (828 метров!), является не только архитектурным шедевром, но и настоящим триумфом инженерной мысли, особенно если говорить о его фундаменте. Основание этого гиганта — сложнейшее инженерное сооружение, спроектированное с учетом специфических геологических условий пустыни в Дубае. До Персидского залива всего 4 км. Строительство велось на слабой почве, что предъявляло крайне высокие требования к устойчивости и прочности основания. Здание должно выдерживать не только свой колоссальный вес, но и сильные ветровые нагрузки — песчаные бури со скоростью ветра до 100 км/час там частое явление. Как же устроен этот фундамент и почему его нужно постоянно питать электричеством. — Давайте разбираться.

Впечатляющие внешние элементы Бурдж-Халифы, напоминающие лепестки цветка, скрывают под собой фундамент поистине гигантских размеров. Только постройка фундамента заняла почти 2 года, а вся башня строилась 6 лет. В отличие от многих небоскребов, фундамент Бурдж-Халифа не опирается на прочные скальные породы, а стоит на осадочных песчаных породах. Совсем неподходящее место для такого здания потребовало нетривиальных инженерных решений. Перед возведением фундамента проведено множество геологических изысканий, компьютерных расчетов конструкции методом конечных элементов, и были выполнены натурные испытания.

Тут применен свайно — плитный фундамент, одной опорной плиты для такого тяжелого и высокого здания было бы недостаточно. 192 сваи диаметром 1,5 метра уходят на 50 метров вглубь песка. Однако, мало кто знает, что этот фундамент требует непрерывного электроснабжения. Отключение электроэнергии может ослабить его структуру, создавая потенциально опасную ситуацию в условиях сильного ветра. Хотя лепестковая форма здания сделана не только чтобы было больше солнечного света внутри, но для уменьшения влияния ветровой нагрузки.

Рассмотрим основные технические решения заложенные в конструкции фундамента этого небоскреба.

Центральным элементом фундамента является бетонная опорная плита — ростверк, толщина которой почти 4 метра. Несмотря на кажущуюся простоту конструкции, создание этой плиты стало невероятным инженерным вызовом. Главная сложность заключалась в необходимости залить огромное количество бетона как можно быстрее. Для начала, рабочие установили объемную систему стальной арматуры, которая затем была залита бетонной смесью. Выполнять эти работы в 50-градусную жару Дубая было практически невозможно, поэтому все работы проводились ночью. Для предотвращения быстрого застывания бетона и образования трещин в жарком климате, в бетонную смесь добавляли лед. На весь фундамент потратили 320000 кубометров бетона.

Главный инженер проекта из компании SOM, Билл Бейкер, придумал новаторское решение, позволяющее обеспечить устойчивость фундамента на песчаной почве. Его идея основывалась на использовании силы трения. Бейкер заметил, что острый тонкий стержень, втыкаемый в песок, на определенной глубине перестает продвигаться дальше из-за увеличения силы трения, создаваемой окружающим песком. Используя этот принцип, он разработал систему, включающую в себя массив свай из армированного бетона, уходящих в землю на глубину, эквивалентную высоте десятиэтажного здания. Эти сваи, распределяя нагрузку от здания, обеспечивают колоссальную силу трения между фундаментом и почвой.

Но основа опорных свай фундамента — стальная арматура, а грунтовые воды (причем довольно агрессивные морские) там очень близко, буквально несколько метров вглубь. Для антикоррозийной защиты свай был применен комплексный подход со следующими решениями:

• Многоуровневая гидроизоляционная система;
• Специальные добавки-ингибиторы, внедрённые в бетонную смесь класса С50;
• Технологический контроль качества застывания бетона, предотвращающий образование трещин;
• Система катодной защиты, реализованная посредством анодной сетки рядом с фундаментной плитой с подачей импульсного тока.

Последняя система как раз и требует постоянного питания фундамента электричеством, катодом являются сваи, а разрушаемым анодом — сменные раз в несколько лет титановые сетки, закопанные рядом с фундаментом. Если отключить электрохимическую защиту, сваи начнут терять прочность из-за коррозии.

Таким образом, фундамент Бурдж-Халифа — это не просто массивная бетонная плита как у других, а сложная и высокотехнологичная система, объединяющая инженерные решения, позволяющие зданию противостоять силам природы, ветрам и собственному огромному весу. Учитывая все это, можно с полной уверенностью утверждать, что Бурдж-Халифа — это не просто самое высокое здание, а настоящий триумф человеческой мысли и инженерной мощи. Выше пока ничего не построено, хотя попытки имеются.

Спасибо за внимание.